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PHP實作堆排序演算法（程式碼範例）

藏色散人

發布： 2023-04-05 13:40:02

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在電腦科學中，heapsort(1964年由J. W. J. Williams發明)是一種基於比較的排序演算法。 Heapsort（堆排序）可以看作是一種改進的選擇排序:與該演算法類似，它將輸入分為已排序區域和未排序區域，並透過提取最大的元素並將其移動到已排序區域來互動式地縮小未排序區域。改進包括使用堆疊資料結構，而不是線性時間搜尋來找到最大值。

PHP實作堆排序演算法（程式碼範例）

儘管在大多數機器上，它的實際運行速度比實現良好的快速排序要慢一些，但它的優勢是在最壞情況下O(n log n)運行時更有利。堆排序是一種就地排序演算法，但它不是一種穩定排序。

heapsort演算法對一組隨機排列的值進行排序。在演算法的第一階段，數組元素被重新排序以滿足堆屬性。在進行實際排序之前，將簡要展示堆樹結構以供說明。

PHP堆排序演算法想法示意圖：

PHP實作堆排序演算法（程式碼範例）

#PHP堆排序實作程式碼如下：

<?php
class Node
{
    private $_i;

    public function __construct($key)
    {
        $this->_i = $key;
    }

    public function getKey()
    {
        return $this->_i;
    }
}

class Heap
{
    private $heap_Array;
    private $_current_Size;

    public function __construct()
    {
        $heap_Array = array();
        $this->_current_Size = 0;
    }

 
    public function remove()
    {
        $root = $this->heap_Array[0];
        
        $this->heap_Array[0] = $this->heap_Array[--$this->_current_Size];
        $this->bubbleDown(0);
        return $root;
    }

   
    public function bubbleDown($index)
    {
        $larger_Child = null;
        $top = $this->heap_Array[$index]; 
        while ($index < (int)($this->_current_Size/2)) { 
            $leftChild = 2 * $index + 1;
            $rightChild = $leftChild + 1;

          
            if ($rightChild < $this->_current_Size
                && $this->heap_Array[$leftChild] < $this->heap_Array[$rightChild]) 
            {
                $larger_Child = $rightChild;
            } else {
                $larger_Child = $leftChild;
            }

            if ($top->getKey() >= $this->heap_Array[$larger_Child]->getKey()) {
                break;
            }

            
            $this->heap_Array[$index] = $this->heap_Array[$larger_Child];
            $index = $larger_Child;
        }

        $this->heap_Array[$index] = $top;
    }

    public function insertAt($index, Node $newNode)
    {
        $this->heap_Array[$index] = $newNode;
    }

    public function incrementSize()
    {
        $this->_current_Size++;
    }

    public function getSize()
    {
        return $this->_current_Size;
    }

    public function asArray()
    {
        $arr = array();
        for ($j = 0; $j < sizeof($this->heap_Array); $j++) {
            $arr[] = $this->heap_Array[$j]->getKey();
        }

        return $arr;
    }
}

function heapsort(Heap $Heap)
{
    $size = $Heap->getSize();
    
    for ($j = (int)($size/2) - 1; $j >= 0; $j--)
    {
        $Heap->bubbleDown($j);
    }
   
    for ($j = $size-1; $j >= 0; $j--) {
        $BiggestNode = $Heap->remove();
    
        $Heap->insertAt($j, $BiggestNode);
    }

    return $Heap->asArray();
}

$arr = array(3, 0, 2, 5, -1, 4, 1);
echo "原始数组 : ";
echo implode(&#39;, &#39;,$arr );
$Heap = new Heap();
foreach ($arr as $key => $val) {
    $Node = new Node($val);
    $Heap->insertAt($key, $Node);
    $Heap->incrementSize();
}
$result = heapsort($Heap);
echo "\n排序后数组 : ";
echo implode(&#39;, &#39;,$result)."\n";

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輸出：

原始数组 : 3, 0, 2, 5, -1, 4, 1 
排序后数组 : -1, 0, 1, 2, 3, 4, 5

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這篇文章就是關於PHP堆排序的介紹，希望對需要的朋友有幫助！

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